光纤背带

01光纤束技术概述

光纤束以光为载体，光纤为传输媒体，具有高速、高可靠性、低损耗、抗电磁干扰等优点。它们的传输速率远高于传统铜线或同轴电缆，可以满足车载系统对大量数据和高实时性能的通信要求。光纤通信链路主要利用光连接器和光纤载体实现高速信号传输。

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1.1光纤连接器

光纤连接器是实现光纤之间可移动连接的光无源器件。主要由光纤加强、光纤对齐、弹性对接、头座锁定、光缆固定、销防转、光缆缓冲等部分组成（见图1）。光纤连接器通常使用陶瓷针和陶瓷套进行光纤对齐，并通过弹簧确保针端的弹性对接。对接前弹簧处于预压缩状态，因此销在锁紧力的作用下不会移动。对接过程中，由于销钉的回缩会发生二次压缩，弹性力会反馈到销钉，使对接过程中两个对接的销钉始终处于力接触和压缩的状态。

1.2光纤导体

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光纤呈圆柱形，主要由纤芯层、包层和涂层组成（见图2）。光纤的传输原理利用光的全内反射现象，即当光从光学密度更大的媒介射入时（具有相对较高的折射率）到光学上更稀有的媒体（具有相对较低的折射率），如果射入角大于全内反射的临界角，光将不再被折射，而是被完全反射到原始媒介，确保光信号可以在光纤中传输而不会泄漏。

光纤具有以下特征：

(1)传输速度快、距离远、内容量大：光纤传输速度非常快，可以长距离传输数据，并且可以同时传输大量数据。

(2)免疫电磁干扰：光纤传输光信号，不受电磁波影响，信号质量更加稳定。

(3)宽带宽：光纤的带宽非常宽，可以支持高速数据传输。

(4)低损耗：光纤的传输损耗非常低。理论上，它可以传输数百公里甚至更远，而不会损失信号质量。

(5)高安全性：光纤传输信号不会产生电磁辐射，也不会被外部电磁波窃听，因此更适合数据安全要求高的场景。

(6)尺寸小、重量轻：与传统铜缆相比，光纤尺寸更小、重量更轻，部署和维护方便。这种优势更加明显，尤其是在大规模通信网络中。

02光纤束在汽车智能化应用中的优势

当铜线的传输速率达到10 GB/s以上时，需要更粗的铜线才能满足速率要求。但在车辆布局环境中，铜线的加厚会增加车辆的整体重量和汽车的成本，无法满足车辆高速、轻重量布局环境的要求。光纤束技术可以显着提高通信质量和可靠性，减少电磁干扰，同时不增加额外重量，提高车辆的安全性和稳定性。

(1)光纤束的传输速率远高于传统铜线或同轴电缆，每秒可传输数百万兆字节的数据，可以满足现代汽车对大量数据和高实时性能的通信要求。传统铜线网络的最高速率只能达到10 GB/s，难以满足高速传输的要求。

(2)光纤的传输损耗极低，每公里损耗通常小于0.0035分贝/m，可以确保信号在长距离传输时仍然保持高质量。相比之下，传统铜线网络的传输损耗为0.5分贝/m，远距离传输时损耗较大。

(3)光纤通信技术利用光波在光纤中传输信号。与传统铜线传输相比，它对电磁干扰具有显着的抗扰性。

(4)与传统金属线相比，塑料光纤（POF）作为汽车光纤的一种，可以显着减轻车辆质量，提高车辆经济性。

03光纤束在汽车中的应用场景

光纤束目前广泛应用于医疗领域、通信领域、互联网领域、医疗领域、工业等领域。但其在车载领域的应用面临着基础理论缺乏、技术规范标准缺乏、测试标准不明确、车载应用实践缺乏等各种挑战。

3.1光纤束在布局区域的应用

光纤束在汽车上的使用与在其他领域的使用不同，需要充分考虑使用区域的环境特征。例如，发动机、底盘等区域涉及振动要求;发动机舱、下车身等区域需要考虑防水性能;高温区域需要考虑光纤导体和连接器的耐高温要求。根据汽车使用环境的不同，整个车辆的布局区域大致可以分为潮湿区域、潜在潮湿区域和干燥区域。

(1)潮湿区域是指在正常使用情况下电线和连接器一定有可能接触液体的区域，例如底盘和发动机舱等客舱外区域的电线连接器。在雨雪天气下，无论是驾驶还是停车，这些区域或多或少都会接触到各种液体。

(2)潜在潮湿区域是指在一些日常使用场景中，电线连接器可能与液体接触的区域，例如下雨、门打开、水杯溢出、冰冻物品融化或凝结水滴下。例如，客舱地板、车门扶手、座椅表面等

(3)绝对干燥区域是指在正常车辆使用情况下，电线连接器接触液体的可能性非常小的区域，例如仪表盘内部和车顶内部。需要注意的是，从潮湿区域、潜在潮湿区域到干燥区域，对电线连接器的防水和密封要求依次降低。

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3.2光纤束应用解决方案

光纤束在汽车上的应用除了满足电气性能要求外，往往还需要满足机械性能要求，需要考虑光纤线的温度等级、振动要求、防水要求。解决方案如下：

(1)光纤电缆： 首先，选择耐高温材料，优化车辆布局方案进行散热设计。例如，选择耐高温的电线材料，如硅胶线和XLPE电线，这些材料可以在高温环境中保持绝缘。第二，采用特殊工艺，如采用双层涂层和紫外光固化技术。最后，对车内布局方案进行优化。例如，在线束布置方案中避免发动机排气管的路径和高温涡流区域，通过热管理获得更优化的布置方案。同时，车辆布线也可选用耐高温隔热覆层。例如，在光纤线束外部包裹耐高温铝箔玻璃纤维管，可以有效保证光缆在车辆高温环境中的使用，提高耐老化性能。同时，为了确保光缆可以在潮湿地区环境中使用，还可以将光缆设计为具有多层保护结构，以进行有效的防水。

具体来说，光缆的最外层通常是塑料护套，不仅提供机械保护，还具有一定的防水功能。塑料护套内有金属护套，进一步增强了光缆的耐压防水能力。在金属护套内部，还有一层吸水膨胀的阻水层，这是防止水渗透的关键屏障。一旦水入侵，阻水层将迅速膨胀，封闭入侵路径，防止水进一步扩散。光缆的核心部分也采取了防水措施。光纤用药膏紧紧包裹，并与芯中的其他部件粘合在一起。这种药膏不仅起到了润滑作用，更重要的是，它能吸收并锁定芯部中的微量水，防止水损坏光纤。通过这一系列多层保护结构，光缆可以在各种恶劣环境下保持光纤干燥稳定，确保通信信号的顺利传输。例如，龙飞光纤发布的车载石英多模光纤线束解决方案在弯曲(半径10 mm)、抗拉强度(150N)、温度特性(-40°C至125°C)、老化(125°C，3000 h)、振动(V3)等方面符合汽车标准。

(2)光纤连接器： 提高光纤连接器耐温性的主要方法包括设计散热结构和选择耐高温材料。通过合理的散热设计和耐高温材料的使用，可以有效提高光纤连接器在高温环境下的性能和使用寿命。

首先，设计散热结构是提高光纤连接器耐温性的关键。光纤连接器在运行过程中会产生热量，合理的散热设计有助于降低连接器的温度，确保其稳定运行。以下是具体方法。

-保留金属零件通过保留的金属零件传递热量，以帮助散热。

·设计散热鳍片：在连接器外壳上设计散热鳍片，使其更好地与空气接触，并通过风扇或自然风散热。‘

·‘使用金属外壳：使用散热性能更好的金属材料，使外壳提高散热效率。

其次，选择耐高温材料也是提高光纤连接器耐温性的重要手段。在高温环境下，普通材料容易老化或变形，而耐高温材料则能更好地抵抗高温的影响。

-优质工程塑料： 选择耐中低温的优质工程塑料，使连接器的外壳和内部结构提高整体耐温性。

·特殊合金材料：‘ 使用特殊合金材料制作连接器的关键零部件，提高其耐高温和抗变形能力。例如，Letas Optics推出了一款非接触式光连接器，与传统光连接器相比，具有插拔重复性高、插拔寿命长、插入损耗低、灰尘敏感度低的特点。

·在防水处理中，可以使用热收缩管：‘ 将热收缩管放在连接部分上，使用热收缩管加热器对热收缩管进行加热和收缩。热收缩管的作用是保护光纤，防止水和污染物进入。确保热收缩管与接头和光纤紧密贴合，无缝隙。在热收缩管外面涂上适量的密封胶，以增强接头的防水性能。确保密封胶均匀涂抹并填充所有可能的缝隙和孔隙，等待密封胶干燥硬化进行密封处理。